氦氖激光器是以中性原子氣體氦和氖作為工作物質的氣體激光器。以連續(xù)激勵方式輸出連續(xù)激光。功率一般約數(shù)毫瓦，連續(xù)發(fā)光。因為制造方便、較便宜、可靠，所以使用較多。由于單色性好，相干長度可達數(shù)十米以致數(shù)百米。
氦氖激光器中工作物質是氦氣和氖氣，其中氦氣為輔助氣體，氖氣為工作氣體。產(chǎn)生激光的是氖原子，不同能級的受激輻射躍遷將產(chǎn)生不同波長的激光，主要有632.8nm、1.15um和3.39um三個波長。氦原子有兩個亞穩(wěn)態(tài)能級21S0、23S1，它們的壽命分別為5某10-6和10-4，在氣體放電管中，在電場中加速獲得一定動能的電子與氦原子碰撞，并將氦原子激發(fā)到21SO、23S1，此兩能級壽命長容易積累粒子。因而，在放電管中這兩個能級上的氦原子數(shù)是比較多的。這些氦原子的能量又分別與處于3S和2S態(tài)的氖原子的能量相近。處于21SO、23S1能級的氦原子與基態(tài)氖原子碰撞后，很容易將能量傳遞給氖原子，使它們從基態(tài)躍遷到3S和2S態(tài)，這一過程稱能量共振轉移。由于氖原子的2P、3P態(tài)能級壽命較短，這樣氖原子在能級3S-3P、3S-2P、2S-2P間形成粒子數(shù)反轉分布，從而發(fā)射出3.39um、632.8nm、1.5um三種波長的激光。從理論上講，這三種波長的激光都有可能發(fā)射，但我們可以采取一些方法去抑制其中的兩種，而使我們所需要的一種波長的激光得到輸出。
氦氖激光器應用廣泛，包括：共聚焦激光掃描顯微鏡、數(shù)字成像、工業(yè)測量、代碼掃描、光譜測量、計量、定位、對準、測試及基礎研究。
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